永磁电机磁钢的基础知识
磁钢的构成与常见类型
永磁电机磁钢主要是由永磁材料制成，一般包含钕铁硼磁电机磁钢、钐钴电机磁钢、铝镍钴电机磁钢等常见类型。
钕铁硼永磁材料是以金属间化合物 Nd2Fe14B 为基础的永磁材料，分烧结钕铁硼与粘接钕铁硼两种，通常电机采用烧结钕铁硼磁钢。它具有极高的磁能积和矫顽力，能吸起相当于自身重量 640 倍的重物，正因这优异的磁性能而被称为 “磁王”，并且其制备技术工艺比较成熟，还具良好的机械特性，易于切削加工，居里温度约为 580K，使用温度可达 150℃，使得仪器仪表、电声电机、磁选磁化等设备的小型化、轻量化、薄型化成为可能。
钐钴磁钢一般只有烧结磁钢，其特性是耐高温、不易氧化、耐腐蚀，所以一般高温电机、航空产品大部分都采用钐钴磁钢。不过，它也存在居里温度点低，温度特性差，且易于粉化腐蚀的不足，往往需要通过调整其化学成分和采取表面处理方法来改进，以达到实际应用要求。
铝镍钴磁钢用在电机的情况比较少，因为它的磁性能相对较低，但要是电机需要耐高温 350 度以上时，就会用到铝镍钴磁钢。
磁钢在永磁电机中的作用
永磁电机采用永磁体生成磁场，有着诸多优势。首先，它无需励磁线圈也无需励磁电流，结构得以简化，而且效率很高，是节能效果良好的电机类型。随着高性能永磁材料的不断发展以及控制技术的快速进步，永磁电机的应用也变得更为广泛。
在不同类型的永磁电机中，磁钢所处位置与形状特点各有不同。对于旋转电机而言，当永磁体作为定子时，形状多以外弧表贴式的瓦形磁体贴于机壳；而当永磁体是转子时，形状多以内弧表贴式的瓦形磁体贴于转子铁芯，或以方片形嵌入转子铁芯。至于直线电机，永磁体主要以方形和平行四边形为主，圆筒形的直线电机则会用到轴向充磁的圆环磁钢。
并且，永磁电机磁钢还有着一些特点。其形状大多不会太复杂（除了部分微电机，如 VCM 电机外），多以矩形、瓦形、扇形、面包形居多，尤其在电机设计降本的需求下，很多会采用嵌入式的方形磁钢；充磁比较简单，基本上是单极充磁，装配后形成多极磁路，要是做整环，如粘接钕铁硼磁环或热压磁环，一般多采用多极辐射充磁；在技术要求核心方面，主要在于高温稳定性、磁通一致性和适配性，像表贴式转子磁钢会要求亲胶性好，直线电机磁钢对盐雾要求会相对严格一些，风力发电磁钢对盐雾要求更严格，驱动电机磁钢则会要求高温稳定性非常好；磁能积在高中低档都有应用，但矫顽力多数处于中高档水平，目前电动汽车的驱动电机磁钢牌号多以高磁能积、高矫顽力为主，如 45UH、48UH、50UH、42EH、45EH 等，成熟的扩散工艺必不可少；分段式的粘接磁钢在高温电机领域已得到较广泛的应用，目的是提高磁钢的分段绝缘度，来降低电机运行时磁钢的涡流损耗，也有的磁钢会在表面增加环氧涂层以增加其绝缘性。 由此可见，磁钢在永磁电机中起着极为重要的作用，关乎着电机的性能与稳定运行。
永磁电机磁钢的常见问题
磁钢脱落问题及原因
在永磁电机的实际应用中，磁钢有时会出现脱落的情况，这往往是多种因素相互作用导致的。
一方面，胶粘剂性能起着关键作用。若胶粘剂质量不佳、粘结力不足，或者在长期使用过程中胶粘剂老化、失效，那么磁钢与配合零部件之间的固定就会变得不稳定，容易出现松动，进而引发脱落问题。
温度也是不容忽视的因素。当永磁电机运行时温度过高，磁钢可能会因过热而失去部分或全部磁性，原本依靠磁力与配合面紧密固定的状态被打破，此时二者只能依靠胶粘剂维持连接，而电机运行中的振动等情况就极易致使磁钢移位甚至脱落。例如在一些散热不佳的电机运行环境中，或者长时间高负载运行导致电机过热时，这种因温度引发的磁钢脱落风险就会增大。
电机内腔环境同样影响磁钢的稳固性。倘若电机内腔进水、潮湿，或者存在腐蚀性物质，可能会侵蚀胶粘剂，破坏磁钢与零部件的粘结，也会对磁钢本身产生不良影响，使得磁钢更容易从原本的位置脱落。
此外，离心力和振动也会造成磁钢脱落。特别是当磁钢固定于转动部分时，转动零部件高速旋转所产生的离心力，加上电机运行过程中不可避免的振动，二者共同作用下，磁钢就可能发生非预期的位移，最终导致脱落。
磁钢脱落会带来一系列恶劣后果，比如会致使电机定子与转子发生磨擦性的碰撞，也就是出现定子与转子部分 “扫膛” 的现象，严重情况下甚至会损坏绕组，使电机无法正常运转，极大影响永磁电机的使用性能和寿命。
失磁问题及影响因素
永磁电机失磁是一个比较敏感且关键的问题。
设计时选错牌号是导致失磁的原因之一。不同应用场景对永磁电机磁钢的牌号要求各异，如果在设计阶段未能准确根据电机的工作条件、负载情况等因素选择合适牌号的磁钢，就可能使其磁性能无法满足实际需求，在后续使用中容易出现失磁现象。
过热同样会引发失磁。永磁材料大多对温度比较敏感，像常用的钕铁硼永磁材料，长期处于高温环境下，其磁性能会逐渐下降，甚至产生不可逆的失磁情况。例如电机散热不良、频繁启动、长时间高负载运行等，都会使电机内部温度升高，进而影响磁钢的磁性。
当负载电流的大小超过磁钢的抗去磁能力时，也会引发磁钢发生不可逆退磁现象，并且随着退磁的出现，负载电流会进一步加大，反过来又加重磁钢的不可逆退磁，如此恶性循环，会加速磁钢失磁直至完全失去磁性。
另外，磁性能与电流去磁交叠恶化也会对电机产生不良影响。在电机运行过程中，电流变化产生的磁场可能会对磁钢原本的磁场产生干扰，尤其在一些复杂工况下，磁钢自身磁性能的变化与电流去磁作用相互叠加，会导致电机的磁场强度不稳定，进而影响电机的输出转矩、功率等性能指标，使电机运行效率降低、出现抖动等异常情况，严重时甚至无法正常工作。
永磁电机磁钢的维护要点
运行状态监测维护
要想让永磁电机保持良好的运行状态，关键一点是要保持其在额定电流下工作。永磁电机过载运行往往是因为拖动的负载过大、电压过低，或者被带动的机械出现卡滞等情况所造成的。一旦过载时间过长，电机就会从电网中吸收大量的有功功率，致使电流增大，温度上升，而在高温环境下，永磁电机的绝缘便会老化，进而导致磁钢失磁。
所以，在永磁电机运行过程中，我们需要着重注意以下几个方面：首先，要经常检查传动装置运转是否灵活、可靠，查看联轴器的同心度是否符合标准，以及齿轮传动是否足够灵活等情况。要是发现有滞卡现象，必须立即停机，查明原因并排除故障后，再重新启动运行。
同时，还需检查永磁电机三相电流是否平衡。对于三相交流永磁电机而言，其三相电流中任何一相电流与其他两相电流平均值之差是不允许超过 10% 的，如果超过这个数值，那就表明永磁电机存在故障，此时就需要停机检查了。
另外，也要避免重载起动和频繁起动，以防对电机造成不良影响。并且，要时刻留意永磁电机的轴承、定子、外壳等部位的温度有无异常变化，永磁电机轴承是否存在过热、缺油的情况，若发现轴承附近的温升过高，应马上停机检查，查看轴承的滚动体、滚道表面有无裂纹、划伤或缺损，轴承间隙是否过大而出现晃动，内环在轴上有无转动等问题，一旦出现上述任何一种现象，都要更新轴承后才可继续工作。
通过上述对运行状态的监测与维护操作，能够及时发现永磁电机运行中的异常情况，尽早排除故障，保障电机可以正常稳定地运行。
磁钢损坏后的处理
当永磁电机出现失磁情况后，我们面临着是选择重新充磁还是直接更换磁钢的决策问题。下面从几个关键角度来为大家分析，以便帮助大家做出合理的选择。
从磁化原理方面来看，永磁体在失去磁性后，理论上是可以再充磁的，也就是能够再次被磁化。不过，无论是电流原因还是高温原因导致永磁体磁性能下降或者完全失磁，即便进行重新充磁，其磁性也很难恢复到原来的水平，内在的磁特性已然下降，无法完全恢复如初。特别是因高温导致的失磁问题，磁性损失会更为严重，因为永磁体经过高温后，其内部的微观组织结构可能已经发生变化，使得磁性能部分或完全丧失，即便重新充磁，磁性也可能不会完全恢复到之前的状态。
从磁钢的机械耐受性角度分析，较高的温度有可能致使磁铁内部的晶格结构发生改变，进而让磁钢变得更脆弱，或者更容易受到外部冲击而破裂。倘若电机采用原来的磁钢，很可能会由于一些意外情况使部分磁钢破损，最终导致无法顺利完成修理工作。
再从修理周期和成本方面考量，重新充磁的过程往往需要耗费更多的时间以及人力、物力等资源，对于节奏较快的生产场景来说，明显是不划算的。
综合以上多方面因素，通常情况下，对于永磁电机的修理，建议采用全部更换磁钢的方式。但需要注意的是，这期间涉及的磁钢牌号选择、尺寸测量、相关支架和模具制作，以及具体的装配固定等操作，都相对比较繁琐，尤其是一些涉及同轴度要求的修复工作，更是保证这类电机修理效果的重要环节，需要格外用心对待。
延长永磁电机磁钢使用寿命的方法
日常使用注意事项
在永磁电机的日常使用过程中，采取正确的操作和注意事项，能够有效减少外界因素对磁钢的不良影响，从而延长其使用寿命。
首先，要尽量避免电机涉水。永磁电机并非完全密封，一旦有水进入电机内部，很难自行排出。若长时间积水，会导致磁钢生锈、轴承易损坏，还会使电机耗电发热，严重影响其正常运行和使用寿命。例如，在一些潮湿的工作环境或者户外使用场景中，如果电机没有做好防水措施，遭遇雨水浸泡或者被水溅到后，就容易出现这类问题。
其次，保持良好的工作环境至关重要。应确保电机工作的周围环境清洁，避免灰尘、杂物进入电机内部。同时，要防止电机处于有腐蚀性物质的环境中，因为这些物质可能会侵蚀磁钢以及胶粘剂等部件，破坏磁钢与其他零部件的粘结，进而影响磁钢的稳固性。比如在化工生产车间等特殊场所使用永磁电机时，更要注意对电机做好防护，避免受到化学物质的侵害。
另外，在对电机进行拆卸时，也要做好相关防护工作。可以使用除锈剂喷待电机中的螺丝，方便拆卸的同时，也能避免因强行拆卸等不当操作损伤磁钢或其他关键部件。而且，在重新装配时，要确保各零部件安装准确，避免因安装不当致使电机性能下降。
总之，日常使用中的这些小细节，都关乎着永磁电机磁钢能否在良好的状态下工作，对延长其使用寿命有着不可忽视的作用。
针对性保养建议
针对永磁电机的特点，进行有针对性的保养，能够为磁钢营造较好的工作环境，进而延长永磁电机整体的使用寿命。
一方面，要密切关注永磁电机受力发热情况。因为温升越高越容易导致磁钢消磁，所以要确保电机在合理的负载范围内运行，避免长时间高负载运转。同时，要检查电机的散热系统是否正常工作，像散热风扇是否正常运转、散热通道有无堵塞等，保证电机运行过程中产生的热量能及时散发出去。例如在一些连续作业的工业生产线上的永磁电机，就需要定期检查其温度情况，防止因过热而影响磁钢性能。
另一方面，要重视轴承的状况。及时降低电机的噪音、检查并修复轴承，避免轴承内的钢粒滚出切断线圈而造成电机报废。需查看轴承润滑脂是否充足，轴承是否存在发热、生锈等状况，并根据具体情况分别进行处理，确保轴承处于正常工作状态。比如定期为轴承添加适量的润滑脂，若发现轴承有磨损或损坏的迹象，要及时更换新的轴承。
此外，对于电机运行中出现的异常噪音也要格外留意。异常噪音可能预示着电机内部存在部件松动、磨损或者其他故障问题，若不及时处理，可能会随着电机的持续运行而不断加剧，影响到磁钢的稳定性以及整个电机的性能。一旦听到异常噪音，要及时停机检查，排查问题根源并加以解决。
通过这些保养手段，能让永磁电机的磁钢处于相对稳定、良好的工作环境中，有效延长其使用寿命，保障永磁电机长期可靠地运行。
